新型和传统基础设施建设耦合协调：时空格局、地区差异与驱动因子

徐维祥 陈希琳 周建平 刘程军 郑金辉浙江工业大学经济学院杭州 3003 浙江工业大学之江学院绍兴 3030

在中国经济由高速增长转化为高质量发展的背景下，传统增长动能衰减，经济下行压力增大。以 “铁公基”为代表的传统基础设施投资作为“社会的先行资本”，通过投资乘数效应可以拉动经济增长，是重要的逆周期调节手段之一。但近几年其投资规模及边际收益骤减，且随着经济发展动能的转换与资源要素的约束趋紧［1］，传统基础设施有待于进行数字化、智能化转型升级改造。与 “数字中国”战略一脉相承的 “新基建”发展潜力巨大，可以促进产业结构的转型升级，完成增长动能的革新［2］。基于传统基础设施拉动经济增长成效不明显和 “新基建”在新一轮的产业革命下展现出的巨大的发展潜力的现实背景，探究新老基建的融合机理及实现路径对构建标准兼容、协同融合的现代化基础设施体系意义重大。

2020年4月20日，国家发改委明确新基建包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施3方面［3］。此后，“新基建”频繁地出现在国家层面的决策文件中，迅速成为业界和学界关注的重点。潘高远和李超［4］认为科技基础设施是新型基础设施建设的本质，以结构调整、产业革新为最终目标；盛磊和杨白冰［5］对新基建发挥作用的机制进行了说明，认为新型基础设施的生产要素主要是 “数据”，同时借助配套的现代信息网络平台，将海量的数据连接在一起。此外还有学者将 “新基建”和 “数字经济”联系起来，试图厘清二者之间的逻辑联系［6］。新基建是适应数字经济发展的新型基础设施，为经济转型注入更强劲的动力。

新型基础设施是传统基础设施在经济增长动能转换攻关期的特定表现形式，二者不是完全独立、泾渭分明的，而是互为条件、相互补充的。两者之间的差别可以从以下两个方面把握： （1）新老基建和其他产业实现关联和连接的形式，李海舰［7］认为老基建大多局限于实体空间，如通过交通基础设施实现有形的连接；而新基建则拓展至虚拟空间，并通过以网络基础设施为代表的新一代信息技术群实现无形连接；（2）拉动经济增长方面的差异，郭朝先和徐枫［8］利用全国的投入产出表进行测算，发现新旧基建投资乘数差异不明显；但新旧基建在特定行业拉动GDP增长方面存在较明显的差异， “新基建”比传统基建在拉动农业、轻纺工业、技术密集型制造业、服务业等作用更突出，而传统基建比 “新基建”在拉动重化工业、资金密集型行业方面表现更显眼，新基建更能促进经济包容性增长。同时新旧基建之间的联系十分紧密，二者之间是融合交叉、相互依赖的协调共生的关系。很多学者一致认为新基建是建立在传统基建之上的一个系统，如刘艳红等［9］认为 “新基建”同时包括利用新一代信息技术对传统基础设施的改造升级，即传统基础设施的数字化智能化改造，高喆等［10］同样认为依托突破性技术的新基建可以是新建造的，也可以是基于原有设施改造的，新老基建不是对立关系，而是在实现某一功能上相互补充的。李海舰［7］认为“新基建”加大马力，“旧基建”升级改造，可以更好发挥基础设施建设 “双轮”驱动作用。因此处理好新老基建之间辩证统一的关系，发挥好新基建与传统基建的融合协同作用，将为产业结构升级和经济高质量发展注入强劲动能。

综合梳理相关文献后发现现有研究主要是对新基建进行定性分析，即探究新基建的内涵与特征及新基建赋能经济高质量发展的逻辑机理，而少有文献对新基建进行定量的实证分析，本文从新型和传统基础设施融合发展的视角对新基建进行定量分析。本文基于科学性、代表性和数据可获得性构建了新老基建评价指标体系，并以此为基础计算全国各省（区、市）的新老基建的耦合协调度，进一步探讨了耦合协调的空间演化格局，并利用空间面板杜宾模型验证耦合协调度的影响因素以厘清新老基建耦合的驱动力机制，在此基础上提出针对性的切实可行的建议。

1 研究方法

1.1 传统和新型基础设施耦合协调指标体系的构建及权重的确定

1.1.1 指标体系的构建

“新型基础设施建设”自提出以来，成为了很多学者的研究焦点。本文借鉴关于基础设施已有的研究成果［5-8］，以世界银行对经济性基础设施的种类划分为依据，同时对新型和传统基础设施进行系统性思考，保证各一级和二级指标有层次性，结合新型基础设施的定义及新基建的行业政策，同时考虑指标的相对稳定性及省级评价单元数据的可获取性，构建新型和传统基础设施耦合协调评价指标体系。从发展基础、生活应用、信息水平和生产应用4个维度综合反映新型和传统基础设施建设发展水平。

1.1.2 指标权重的确定

为了克服主观赋权法较强的主观性，本文利用熵值法来确定指标体系权重。但首先需要进行数据的标准化处理，具体公式如下：

然后采用熵值法确定新旧基建耦合协调评价指标体系的权重，公式为：

其中，xij为各项指标标准化后的数据，Yi为i省（区、市）基础设施建设水平指数，wj为指标体系中各指标的权重，囿于篇幅限制，详细计算过程不再赘述，参考韩增林和张云伟［11］的研究，具体各指标及权重见表1。

表1 传统和新型基础设施耦合协调评价指标体系及其权重

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1.2 耦合协调度模型

本文借助物理学上的耦合原理，构建新型和传统基础设施建设耦合模型，借以分析新旧基建两个系统之间协调交互作用，表示为：

式中：U1和U2分别代表传统基础设施建设和新型基础设施建设水平指数。耦合度仅能度量新型和传统基础设施建设子系统之间的耦合强度，无法衡量两个子系统之间的耦合协调度。为有效探明各耦合状态是否属于良性协调状况，需要对该模型进行修改和完善，具体的计算公式为：

式中：T为综合发展水平，α和β为待定系数。本文认为新型基础设施建设比传统基础设施有更重要的战略意义，因此赋值α＝0.4，β＝0.6；据此判断新型和传统基础设施耦合协调水平并划分耦合协调等级。参考相关学者的研究［12］并结合本文的现实情况，新型和传统基础设施的耦合协调度等级评价准则见表2。

表2 耦合协调度等级划分

1.3 泰尔指数

本文引入泰尔指数（Theil Index）测度中国31个省（区、市）（考虑数据的可获得性，港、澳、台地区未包括在内）新型和传统基础设施建设耦合协调度的差异水平，公式如下：

式中Di表示第i个省（区、市）的新老基建耦合协调度，为全国各省（区、 市）新旧基建耦合协调度的平均值，T的取值在（0，1）之间，越接近于0，各个省（区、市）的耦合协调发展差异越小；越接近于1，不同省（区、市）间差异越大。

将全国31个省（区、市）划分为东、中、西3个区域，以此进行泰尔指数的组间和组内分解，第k（k＝1，2，3） 组区域中包含nk个省（区、 市），即可以按照如下公式对总体差异进行分解：

1.4 空间面板数据模型

若处于不同地理位置的单位间的耦合协调发展水平显著相关，采用传统的计量方法会出现较严重的测量误差，进而导致估计的参数不准确。因此本文采用空间面板计量模型探讨中国各省（区、市）耦合协调度的时空格局的驱动力因素，具体模型如下：

其中，εit为随机误差项，满足球形扰动的假设；wij表示一个n阶空间权重矩阵；δ表示空间自回归系数向量，反映不同省（区、市）之间新旧基建耦合协调度的空间互动作用；γ为k维列向量，反映临近地区的解释变量对本地的被解释变量的影响程度的大小；η为空间自相关系数（Spatialrho），反映误差项之间的空间交互效应。若γ＝η＝0，且σ≠0，则模型可简化为空间面板自相关模型；若δ＝γ＝0，且η≠0，则模型可简化为空间面板误差模型。

1.4.1 空间权重矩阵

（1） 0～1邻接矩阵（w1ij）。 它是最简单、 最基本的一种空间权重矩阵，当两个省（区、市）之间地理相邻（存在共同边界）时，w1ij取值为1；反之则取值为0。 详见式（11）：

其中地理距离d根据城市的经纬度坐标计算得出，经纬度的数据来源是国家基础地理信息系统1∶400万地形数据库。

1.5 数据来源

指标体系中的公路、铁路有效里程总数是在国家统计局数据的基础上参考郭广珍等［13］的密度计算方法计算得出的；驱动力因素中当年实际利用外商直接投资额来自于EPS数据平台，除此之外所有的指标及驱动力变量的数据都来自国家统计局。

2 实证结果分析

2.1 全国新型和传统基础设施耦合协调度时空格局分析

利用上文的耦合协调度模型的公式计算出全国各省（区、市）2011～2019年的新型和传统基础设施的耦合协调度。从时序上看，2011～2019年我国新老基建两个子系统的平均耦合协调度呈现稳步上升的趋势，耦合协调度均值从2011年的0.105上升到2019年的0.303，增长了近2倍。从类型上看：（1）2011～2015年严重失调所占比例最大，2016～2019年处于重度失调水平的省（区、市）数量最多；（2）从2017年以后勉强协调、中级协调及高级协调实现了从无到有的跨越，处于失调水平所占比重不断下降，表格整体呈现由主对角线下方向上方移动的格局。从空间上看，我国新老基建的耦合协调等级呈现东强西弱的空间格局，且耦合协调等级的省际差异呈现逐年缩小的态势。总体而言，全国新老基建的耦合协调水平整体上趋好，但仍有超过75%的省（区、市）处于耦合失调水平。因此，除了创新两大系统之间相互作用机制之外，提升子系统自身的发展水平也是促进耦合协调等级提升的有效途径。

表3 全国各省（区、市）耦合协调等级

2.2 全国耦合协调度平均差异水平的变化

按照上文相关公式计算出泰尔指数，计算结果如表4所示。

表4 泰尔指数及其分解和贡献率

基于表3可知：（1）从总体差异来看，我国31个省（区、市）新型和传统基础设施耦合协调发展差异显著，2011～2017年间呈现波动下降的趋势，2017年以后又呈现上升的趋势；（2）从结构分解看，我国新型和传统基础设施耦合协调发展的主要差异来自组内差异。研究时段我国东、中、西内部差异及地区间差异保持相对稳定，但地区内差异始终大于地区间差异；（3）从三大区域的差异贡献率看，东部省（区、市）的差异率及贡献率均最大；中部地区差异相对较小，但波动幅度较大，西部地区差异介于二者之间，且呈现明显的下降趋势。

2.3 全国各省耦合协调度空间相关性检验

2.3.1 全局空间相关性

2011～2019年全国各省（区、市）的耦合协调度的全局莫兰指数计算结果如图1所示，由图1可知，在地理空间权重矩阵下，全局莫兰指数呈波动上升的趋势，而在经济距离空间权重矩阵下呈现波动下降的趋势，且通过了显著性水平的统计检验。从动态的角度来看，从2011～2019年，局部莫兰指数下降了近26%，说明相关强度不断降低。此外，在3种不同的空间权重矩阵下均在2016年出现了拐点，且2016～2017年全局空间相关性都呈现增强的态势，究其原因，工业部和信息化部在2015年明确提出 “在未来5年，以高速宽带网络建设为抓手，提升信息基础设施支撑水平、加强5G建设、部署工业互联网，加强互联网环境管理”。2016年互联网营商环境显著优化，网络外部性显著增强。

图1 全局莫兰指数图

2.3.2 局部空间相关性

为更加精确地展现局部的耦合协调发展水平的集聚特征，本文利用莫兰散点图展示新老基建的局部空间相关性。囿于篇幅的限制，本文计算出了2011年和2019年的耦合协调度的局部莫兰指数值，并绘制出对应的局部莫兰散点图（如图2所示），2011年的局部莫兰指数为0.24，2019年为0.18，且都通过了显著性水平检验。具体来讲，2011年有9个省（区、市）分布在第一象限（高值集聚区），处于第三象限（低值集聚区）的省（区、市）有12个，其中东部省（区、市）有8个，中部省（区、市）有4个，位于第一和第三象限的省（区、市）占全国省（区、市）总数的67.7%。概括来讲，处于高值集聚区域的主要为东部地区的省（区、市），占比高达90%以上；低值集聚区域的主要分布在中国西部地区，占比达66.7%。从动态的角度来看，从2011年到2019年，局部莫兰指数下降了26.4%，说明局部空间相关性强度降低。从散点图具体象限的分布来看，第一、三象限的省（区、市）个数明显下降，同时第二、四象限的省（区、市）数量明显上升，即存在明显的转移。但空间分布格局未发生明显变化，即处于HH区域的主要是东部省（区、市），而处于L-L区域的主要是西部省（区、市）。

图2 2011年和2019年局部莫兰指数散点图

3 新型和传统基础设施建设耦合协调格局的驱动力分析

本文参考孙旱等［14］、 Bougheas 等［15］的相关研究，构建新老基建耦合协调及空间联系格局的驱动机制的实证分析框架，从基础驱动力，核心驱动力和外在驱动力3个方面进行分析。考虑到人口因素的作用，采用人均GDP而非GDP衡量经济发展规模，用第三产业增加值与第二产业增加值之比表征产业结构，用公共财政支出占比表征政府对基础设施建设的资金投入水平［16］。内生化驱动力即市场化驱动力，公共基础设施的市场化进程直接决定基础设施的利用效率与投资收益。参考樊纲等［17］对市场化指数的定义与测算，并用其表征市场化水平。潜在驱动力即科技支撑力，科技水平直接决定新型基础设施建成率、运营、维护及对传统基础设施的数字化改造，本文用R＆D投入表征科技创新水平，采用当年实际利用的外商直接投资额表示开放程度。

3.2 模型设计

部分公共设施有很强的外部性和公共性，若一个地区基础设施布局较合理，不仅可以促进本地的产业结构升级，同时会通过网络的正的外部效应促进周边地区的发展。空间相关性检验证明了处于不同地理位置的单位间的耦合协调发展水平显著相关，因此本文采用空间面板模型探讨中国新老基建耦合协调度时空格局的驱动力因素。

3.3 模型的检验

进行空间计量分析之前，需要进行一系列检验。两种不同的空间计量模型的LM统计量通过了5%显著性水平检验，表明新老基建耦合协调的空间溢出效应显著存在，且空间滞后模型相较于空间误差模型更符合本文实证研究的需要。Haus⁃man检验结果均在10%的显著性水平拒绝了 “采用随机效应模型”的原假设；LR-Spatial Error和LR-Spatial Lag统计量在1%水平上显著，即拒绝可以进一步简化的原假设，表明空间面板杜宾模型不能进一步简化。

3.4 全样本回归结果分析

全样本回归结果如表5所示。在地理距离空间权重矩阵下，过半数的解释变量在3种空间权重矩阵下均通过了显著性检验，这说明我国新老基建耦合协调格局受多种驱动因素共同作用。从基础驱动力来看，一省（区、市）经济发展水平和城市化水平对该省（区、市）新老基建耦合协调有显著的促进作用，且其空间滞后项系数为正，但未通过显著性检验；从内源驱动力来看，公共财政支出对耦合协调度的影响通过了10%显著性水平检验，且其系数为负，说明公共财政支出的增加会抑制本地新型和传统基础设施耦合协调发展。其原因在于，政府不合理的投资结构会对私人投资产生严重的挤出效应；同时政府投资行政成本过大，挤占了本应该在教育和创新等领域的投资资金，从而对新旧基建的耦合协调发展产生不利影响［18］。同时表明不合理的财政支出结构不利于新型和传统基础设施融合发展。R＆D投入通过了1%的显著性水平的统计检验，但其空间滞后项未通过显著性检验，说明地理距离会弱化R＆D投入的空间溢出效应，也说明不同地方之间存在较明显的高新技术及研发成果流动的障碍。其正向促进作用的原因在于技术创新为传统基础的升级革新及新老基建的融合提供支撑。市场化指数MAR未通过显著性检验，说明本地市场化水平的提升并未显著影响本省（区、市）新老基建的耦合协调水平，但其空间滞后项通过了1%显著性水平检验，说明相邻地的市场化水平的提升会显著抑制本省（区、市）耦合协调发展。产业结构、城市化水平、教育水平及实际利用外商直接投资额提升均对本省（区、市）新老基建的耦合协调发展产生影响，且至少通过5%的显著性水平的检验；从外在驱动力来看，当年实际利用外商投资额显著促进本省（区、市）新老基建融合发展，但对临近地区的影响未通过显著性检验。

表5 全样本回归结果

续 表

3.5 直接效应、间接效应的分解

为进一步探究本文所选的各解释变量对我国各省（区、市）新老基建耦合协调产生的影响及耦合协调的空间溢出效应，本文从直接效应、间接效应和总效应3个维度进行分析，表6为地理空间权重矩阵下的分解结果。市场化程度的间接效应为负，且通过了1%显著性水平检验，说明本地市场化水平的提升不利于相邻地区新老基建融合发展，一个地区较高的市场化水平会产生 “虹吸”效应，会吸引有限的资金来源、先进技术和人才，从而不利于临近地区的新老基建的耦合协调发展；产业结构合理化的间接效应在5%水平上显著为正，一省（区、市）产业结构优化升级会产生空间扩散和示范作用，当地资本及先进的技术和管理经验会向相邻地区溢出，进而对周边省（区、市）产生辐射带动效应。当年实际利用外商直接投资额的间接效应在1%水平上显著为正，说明本地外商直接投资额加大可以显著促进临近地区的新老基建的融合发展，外在驱动力的作用可以有效拉动内需从而显著促进本省（区、市）经济发展和结构优化。

表6 地理距离矩阵下空间权重矩阵下分解结果

4 结 论

新老基建实现良好融合发展可以有效补齐传统基础设施的 “短板”，同时更好地发挥新基建的经济拉动效应。本文通过对新老基建耦合协调时空联系特征分析及驱动力因素探究，主要结论可以总结如下：

（1）2011～2019年我国新老基建两个子系统的平均耦合协调度呈现稳步上升的趋势，耦合态势良好；全国各省（区、市）新老基建耦合协调度的区域差异也呈现波动增大的趋势，其中东部地区的区域内差异是造成整体差异的主要原因，中部地区差异相对较小，但波动幅度较大，西部地区差异介于二者之间，且呈现显著的下降趋势。

（2）在地理距离空间权重矩阵下，全国各省（区、市）新旧基建耦合协调的莫兰指数全部通过95%的显著性检验。我国新老基建耦合协调空间热点区全部分布在福建、浙江、江苏等东部沿海省（区、市），占比高达90%以上；而冷点区的数量呈现先降低后上升的 “V型”变化，分布在新疆、西藏、青海及宁夏一些西部相对落后地区，占比达66.7%。大部分省域之间的新老基建耦合发展联系程度不高，因此提升中国整体新旧基础设施建设的耦合协调水平的关键在于加强江苏、浙江等高值集聚区与其他省（区、市）之间的联系强度，完善基础设施布局。

（3）利用空间杜宾模型考察经济发展水平、公共财政支出水平、R＆D投入水平、市场化程度及产业结构、城市化水平及实际利用外商直接投资额对新旧基建耦合协调度的直接效应和空间溢出效应，研究表明在地理距离空间权重矩阵下本地的产业结构合理化及实际利用外商直接投资额会有显著的正向的空间溢出效应，而市场化水平会对临近地区的新老基建的耦合协调产生不利影响。

5 政策建议

随着中国经济增速放缓，以 “铁公基”为代表的传统基础设施在特定时期发挥出了巨大成效，但在经济转型过程中其乘数效应已日趋递减，同时还带来了一定的政府公共风险，需要处理好新老基建之间协调共生的关系、“建”与 “用”的关系、政府与市场的关系、创新与治理监管的关系、上下级政府及相邻地区政府间的关系，赋能经济高质量发展。

（1）加强协调与合作，实现传统基础设施转型升级，处理好新旧基建协调共生关系。合理利用新基建对传统基础设施进行数字化、信息化、网络化与智能化改造，畅通传统基建对经济增长的作用机制，缓解传统基础设施拉动经济增长乏力的问题。要实现传统基础设施智能化、信息化改革；同时要将新基建要素高效应用到传统基础设施上，如通过人工智能和大数据技术高效定制传统基础设施运行、维护与监管方案，处理好作为 “数字化大脑”的新基建与作为 “物理化载体平台”的传统基建的共生关系。

（2）完善投融资及相应的新制度供给，处理好基础设施 “建”与 “用”的关系。传统基建的规划、建设、运营都以政府为主导，权利的集中及政府不合理的投融资结构导致公共风险不断加大，因此创新投融资模式显得尤为重要。需采取包括税收优惠、投融资优惠等一篮子政策鼓励各市场主体广泛参与新基建，处理好政府、企业和个人之间的利益关系，让市场充分发挥在资源配置中的决定性作用，政府则发挥补充和配合性作用，将 “建易管难”的潜在风险降到最低。

（3）优化新老基建治理合作机制，处理好上下级及不同地区政府之间的关系。新老基建耦合协调存在显著的空间互动效应，因此政府在进行公共资源配置决策时应充分考虑相邻省（区、市）之间的基础设施建设的空间溢出效应，不断增强不同层级和区域政府的协同建设治理能力，持续优化新老基建的空间布局结构。具体来讲，不断提升资金、技术、管理经验的跨区域流通效率，更好地发挥新旧基建融合发展较好省（区、市）的辐射示范带动作用，加强基础设施投资的空间交流合作与互联共享。

受数据资料获取限制，评价指标体系有待于进一步完善和优化。9年的研究时段相对较短，无法对新老基建耦合协调发展驱动机制做出更深层次的解析。随着对新基建内涵理解的不断加深及数据的可获得性不断增强，新老基建评价指标体系将不断完善，以更加准确地定量分析新基建的发展水平，为更深层次的实证分析奠定基础。